Microcode是什么？它为什么能修正CPU硬件错误？
前一阵的CPU的melt down带来平安隐患被广为报导，搞得鸡飞狗跳，也让CPU的硬件设想错误或者说疏漏问题起头被通俗电脑用户所领会。“什么，CPU硬件也会出bug，莫非要召回吗？”看看本身大几千买的电脑似乎转眼就要酿成黑客的游乐场，很多用户开电脑的手指哆嗦了。虽然我们晓得那种攻击需要大量尝试和时间，而黑客们对一般用户是不会破费如斯大的精神的，次要目的是办事器和利用他们的财大气粗的企业们。但谁晓得呢，不平安就是不平安，小心使得万年船，隆重老是没错的。电脑用户的担忧也是合理的。
Intel赶工做出的新版Microcode批改了那个问题。在擦掉一头冷汗后，小白们不由对那个“强大”到可以批改指令施行逻辑的工具感兴趣起来。我们今天就来领会一下它的宿世此生。
CPU出错会被召回吗？CPU汗青上最出名的召回事务莫属1994年Intel召回奔驰处置器了[1]。在发现fdiv（浮点除）在某些情况下成果会出问题后，CPU算出的成果变得不成信了。虽然Intel的工程师证明CPU计算700年才会出错一次，但谁也说禁绝那个统计学上的时间是不是会发作在适才算出的存款余额上。在良多捕风捉影的人声称本身发现的错误几率高的多的情况下，Intel不能不召回了那款处置器，从而在金钱上和名望上遭到了很大丧失。
那时若何在CPU出货后还能够发布硬件补钉的问题就被提上了议事日程。而在指令解码器中利用的microcode显然是最合理的处所了。X86 CPU自从80年代后就不断将复杂的变长IA32指令翻译成简单的微代码，它默默工做了那么长的时间，若是在转换时可以从头映射和修改，那么问题不就很好处理了吗？
CPU是若何认识指令的？现代高级语言要被编译器编译成CPU认识的机器代码，才气够被CPU所识别并施行；而汇编语言只是被创造出来便利人类解读和产活力器代码的，那些根本常识我就不介绍了。一组机器代码和响应汇编语言的例子：
那些指令和数据流在被识别（decode）之前会被别离放入一级cache(L1 Cache)中，指令放在指令L1 Cache中，数据放在数据L1 Cache中。留意L1 Cache是独一指令和数据零丁朋分的Cache。然后，指令Cache中的指令会进入解码器decode，那里才是奇异的起头：
现代CPU的指令解码器（Instruction Decode Unit ，IDU）大致分红两种：硬件指令解码器和微码指令解码器。
硬件指令解码器是完全由硬件连线（hardwired)完成的机器代码解码。它是最原始的解码器，由有限形态机驱动，解码速度非常快。它如今还在良多精简指令CPU（RISC）中阐扬感化。
我们如今遍及利用的电脑X86 CPU，接纳的是复杂指令集（CISC)，指令良多，并且犬牙交错。若是所有的指令全数接纳硬件解码，那将是一个不成能完成的使命。所以一条机器指令，将被拆解成数个类似RISC的精简微操做：微码，Micro-Ops，Microcode。而那些Micro-Ops，则能够完全被硬件施行。如下面那个例子：
那么每个X86指令会被合成成几个micro-ops呢？那和该指令的复杂水平相关，很简单的指令以至只要一个micro-ops，一般3个摆布，复杂的能够4个以上。
那么做除了能化繁为简外，它的输出Micro-Ops做为能够施行的最小单元，能够被调度器Scheduler放入Pipeline中来进步指令的并行性：
然后才会进入ALU，IMUL等等逻辑运算单位。它们根本是由逻辑门搭出来的。
一条机器指令，颠末重重解码，才会流到逻辑运算单位。而那个decode的过程，让曾经泾渭清楚的RISC和CISC两种CPU架构的边界变得模糊了起来。RISC CPU参加了越来越多的指令，良多CPU也不再仅仅是硬件指令解码，而对部门指令采纳了微码解码体例。而CISC CPU因为参加了Micro-Ops，而在decode后端显示出了RISC的特征。从那个意义上来讲，以ARM为代表的RISC CPU和以X86为代表的CISCCPU在指令集条理很大水平交融了。
Microcode若何打补钉既然一条指令会被解码成microcode/Micro-Ops，若是转换后的microcode出了问题，打个补钉就行了呗。原始的microcode映射是从一个ROM中来的：
新设想了一块相比照较小的SRAM，它用来在该ROM上打补钉：
Patch的过程需要Microcode解码器硬件撑持，根本是向量替代的体例。详细细节Intel和AMD其实不同，并且是贸易秘密。
结论在吸收了奔驰的教训之后，第一版能够更新microcode的CPU别离是1995年的Intel 奔驰Pro（P6）和AMD在1999年的K7。从那以后，硬件错误往往暗暗的通过更新Microcode来停止。
Microcode打补钉既然是在SRAM长进行的，掉电以后就需要从头打补钉了，也就是说每次重启都要从头打补钉。打补钉的体例也很简单，就是把Microcode放在某个内存中，写个MSR就行了。
Microcode更新能够通过BIOS来停止，也能够通过操做系统来停止。BIOS更新的益处是一更新，上面安拆的操做系统（Linux，Windows）都能够收益；害处是用户更新BIOS太费事，小白不敢更新。费心系统，如Windows一般通过Windows Update来更新Microcode，益处是用户一般无感，体验很好；缺点是别的的系统如Linux就不克不及得到益处了，并且Linux发行版浩瀚，Microcode更新紊乱，以至有些需要手动更新微码。
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